單元復習04化學反應與電能

考點01原電池的工作原理

1.原電池的概念和實質(zhì)

（I）概念：將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（2）實質(zhì)：利用能自發(fā)進行的氧化還原反應把化學能轉(zhuǎn)化為電能。

2.原電池的工作原理

（1）電極反應：

負極：失去電子，發(fā)生氧化反應

正極：得到電子，發(fā)生還原反應

（2）電子移動方向：從負極流出沿導線流入正極，電子不能通過電解質(zhì)溶液。

（3）離子移動方向：

①陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。

②如果有鹽橋：鹽橋中的陰離子移向負極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。

（4）鹽橋的作用：

①離子通道，形成閉合回路。

②避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應，減少電流的衰減。

3.原電池的構成條件

①形成閉合回路

②兩個活性不同的電極，相對較活潑的金屬作負極。

③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)

④自發(fā)的氧化還原反應（能對外界釋放能量）

4.原電池中正負極的判斷方法

C?-...........｛電極名稱）--------c?

I

III

III

肺潑性較強的金展｝-｛電極I材料卜7活潑性較第的金網(wǎng)

（流出電"的一極）…｛電子I流向）-…｛流入電.的一極）

Ii',

I

（發(fā)生氧化反應）-…（反應’類型）……（發(fā)生還■反應）

_-I

（陰離子?向的一極卜-f離子'流向）-陽離子移向的一極）

、,二,、

（,溶解T的-極）--（實驗現(xiàn)象增重或有氣泡T放出的一極）

【典例D某合作學習小組的同學利用下列氧化還原反應設計原電池：2KMno4+10FeSO4

+SH2SO4=ZMnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O,鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。下

列敘述中正確的是（）

甲乙

A.甲燒杯中溶液的PH逐漸減小

B.乙燒杯中發(fā)生還原反應

C.外電路的電流方向是從a到b

D.電池工作時，鹽橋中的SCr移向甲燒杯

答案：C

解析：甲燒杯中發(fā)生的電極反應為Mnol+8lΓ+5e-=Mn2++4H2θ,氫離子濃度減小，導

致溶液的PH增大，A項錯誤：甲燒杯中發(fā)生還原反應，Mn元素的化合價降低，電極反應

式為Mno4+8H++5b==MM++4H2θ,乙燒杯中亞鐵離子失去電子發(fā)生氧化反應，F(xiàn)e2+-

e=Fe3?B項錯誤：由上述分析可知，a為正極，b為負極，則電流方向為從a到b,C項

正確；陰離子向負極移動，則鹽橋中的SOr移向乙燒杯，D項錯誤。

【特別提示】

(1)構成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非金屬，例如石

墨。兩極材料可能參與反應，也可能不參與反應。

(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構成原電

池，必須有一個能自發(fā)進行的氧化還原反應。

(3)在判斷原電池正負極時，既要考慮金屬活潑性的強弱，也要考慮電解質(zhì)溶液性質(zhì)。

如Mg-Al—HCl溶液構成的原電池中，負極為Mg；但是Mg-Al-NaOH溶液構成的原

電池中，負極為Al,正極為Mg。

考點02原電池的設計

1.原電池的組成：

原電池是由兩個半電池組成，如鋅銅原電池是鋅半電池和銅半電池通過鹽橋連接。

2.原電池設計關鍵

(1)外電路

負極(還原性較強的物質(zhì))富線,正極(較穩(wěn)定的金屬或能導電的非金屬)。

(2)內(nèi)電路

將兩極浸入電解質(zhì)溶液中，使陰、陽離子做定向移動。陰離子移向負極，陽離子移向

正極。

3.設計原電池的思路(以CU與AgNo3反應為例)

正極：2Ag+÷2e-^=2Ag

(I)明確兩極反應?

負極：Cu-2e=Cu2*

(2)選擇電極材料

.負極材料一般為較活潑易失電子的物質(zhì)，如CU

〔正極材料一般為導電性材料且活潑性較差，如C、Ag等

(3)選擇電解質(zhì)溶液

‘不含鹽橋：參與正極反應的氧化劑，如AgNo3

＜含鹽橋：負極區(qū)溶液一般含負極材料的金屬離

,子，如Cu?+

、正極區(qū)溶液為參與正極反應的氧化劑，如AgNO3

(4)畫裝置圖：注明電極材料和溶液成分

Γ-l

r____.-Ag

AgNCh溶液

CuSO4AgNO3

溶液溶液

【典例2】設計原電池Zn+2Fe3"=Zn2++2Fe2+,在方框中畫出能形成穩(wěn)定電流的半電池

形式的裝置圖(標出電極材料、電解質(zhì)溶液)

負極：，電極反應：`

正極：,電極反應：?

答案：如圖

ZnZn_2e=Zn2Pt2Fe3'÷2e^=2Fe21

解析：分析元素化合價的變化可知，Zn為負極，比Zn活潑性差的金屬或非金屬石墨等作

正極，選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。

【特別提示】

(1)設計帶鹽橋的原電池裝置時，一般負極金屬元素與其電解質(zhì)溶液中的陽離子元素保

持一致，正極金屬元素與其電解質(zhì)溶液中的陽離子元素保持一致。如Cu—Zn原電池中，

Zn與ZnSO4溶液，Cu與CuSO4溶液分別構成半電池。

（2）“裝置圖”常見失分點提示

①不注明電極材料名稱或元素符號。

②不畫出電解質(zhì)溶液（或畫出但不標注）。

③誤把鹽橋畫成導線。

④不能連成閉合回路。

【典例3】控制合適的條件，將反應2Fe3++2「02Fe2++L設計成如圖所示的原電池。下

列判斷不正確的是（）

V靈敏電流表

石~石

A.反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應

B.反應開始時，甲中石墨電極上Fe3+被還原

C.電流表讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)

D.電流表讀數(shù)為零后，向甲中加入FeCI2固體，乙中的石墨電極為負極

答案:D

解析：由題圖并結合原電池原理分析可知，F(xiàn)e?,得到電子變?yōu)镕e?+,被還原，「失去電子變

為卜，被氧化，A、B項正確；電流表讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)，C項正確；向

甲中加入FeCl2固體，對于2Fe3++2I2Fe2++b,平衡向逆反應方向移動，此時Fe?,被

氧化，L被還原，故甲中石墨電極為負極，乙中石墨電極為正極，D項錯誤。

【特別提示】

可逆氧化還原反應設計成的原電池:原電池中當氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率

相等時,可逆反應達到化學平衡狀態(tài)，電流表指針示數(shù)為零；當電流表指針往相反方向偏轉(zhuǎn)，

暗示電路中電子流向相反，說明化學平衡向相反方向移動。

考點03原電池原理的應用

1.加快化學反應速率

在鋅與稀HzSCU反應時加入少量CUSO4溶液，CUSO4與鋅發(fā)生置換反應生成Cu,從而

形成Cu-Zn微小原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。

2.金屬活動性強弱比較

一般來說，作負極的金屬的活動性強于正極金屬。

如：有兩種金屬a和b,用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡

產(chǎn)生。由此可判斷出a是負極、b是正極，且金屬活動性：a>b。

【典例4】由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進行實驗。

AΓIBCCBDr

裝置

稀H2SO,CUSO,溶液稀HzSOl

甲乙丙

金屬A不斷溶解形

現(xiàn)象C極質(zhì)量增加A極有氣泡產(chǎn)生

成二價金屬離子

根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題:

(1)裝置甲中負極的電極反應式是。

(2)裝置乙中正極的電極反應式是。

(3)裝置丙中溶液的PH(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)四種金屬活動性由強到弱的順序是o

答案：(l)A-2e^^=A2+(2)Cu2'+2e^=Cu(3)變大(4)D>A>B>C

解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負極、B為

正極，活動性：A>B；乙中C極增重，即析出Cu,則B為負極，活動性：B>C:丙中A

上有氣泡即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動性：D>A,隨著H+的消耗，PH變大。

【特別提示】

⑴利用原電池原理比較A、B兩種金屬性強弱時，A、B用導線相連浸入非氧化性酸(如

鹽酸、稀硫酸)中，不能使用氧化性酸(如硝酸、濃硫酸)。

(2)對于“Mg—NaOH(aq)—A1”原電池負極為AL對于“Cu—濃HNO3—Al(Fe廠原電池負

極為Cuo

考點04化學電池一次電池

1.化學電池的分類及其特點

活性物質(zhì)消耗到?定程度.就不能使用.

?次電池1.

如普通的鋅電池、堿性鋅鈦電池

放電后可以向選電使活性物質(zhì)獲得∣∣p∣?.

I二次電池I-

如鉛蓄電池、銀鎘電池

燃燒力電h較化劑登

卜燃料電池I，

電r??如氫氧燃料電池

2.化學電池的優(yōu)點

具有能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠，使用方便，易于維護等優(yōu)點。

3.判斷電池優(yōu)劣的主要標準

(1)比能量：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少。

(2)比功率：單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小。

(3)電池的可儲存時間的長短。

4.化學電池回收利用

廢舊電池中含重金屬、酸和堿等物質(zhì)，應回收利用，既減少污染，又節(jié)約資源。

5.一次電池

(1)普通鋅鐳干電池

①構造：

負極：鋅筒正極：石墨棒

電解質(zhì)溶液：氯化鏤和氯化鋅

②工作原理：

負極：Zn-25+2NHI=Zn(NH3)>+2H+

正極：2MnC>2+2H++2e=2MnO(OH)

總反應：Zn+2NH4C1+2Mnθ2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)

(2)堿性鋅鎰干電池

①構造：

負極反應物：鋅粉正極反應物：二氧化鎰

電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀

②工作原理：

負極：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2

正極：2Mnθ2+2H2θ+2e--2Mno(OH)+20FΓ

總反應：Zn+2M∏O2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

［典例5］某干電池的工作原理示意圖，總反應：Zn+2NHi=Zn2'+2NH3t+H2t,下列

說法正確的是()

A.石墨為電池的負極

B.電池工作時NH?被氧化

C.實現(xiàn)了電能向化學能的轉(zhuǎn)化

D.電子由Zn電極經(jīng)外電路流向石墨電極

答案：D

解析：根據(jù)電池反應式知，Zn易失電子作負極，則石墨作正極，故A錯誤；放電時，NHi

得電子發(fā)生還原反應，被還原，故B錯誤；該裝置是原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯

誤；放電時，電子從負極Zn沿導線流向正極石墨，故D正確。

考點05二次電池

1.鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，其放電過程表示如下:

Pb+PbO2+2H2S04=2PbS04+2H2O

⑴負極是Pb,正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液。

⑵放電反應原理

①負極反應式是Pb+SC?-2e=PbSO4;

+

②正極反應式是PbO2+4H+SθΓ+2e=PbSO4+2H2O；

③放電過程中，負極質(zhì)量的變化是增大，H2SO4溶液的濃度減小。

（3）充電反應原理

①陰極（還原反應）反應式是PbSO4÷2e=^Pb+SO?;

②陽極（氧化反應）反應式是PbSO4+2H2O-2e^=PbO2+4H'+SθΓ；

③充電時，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負極與直流電源負極相連。即“負極接

負極，正極接正極

鉛酸蓄電池的充電過程與其放電過程相反。

2.鋰離子電池

LiCI、、：'LiCoO

xv-4——2

含LiPF”的碳酸酯溶液（無水）

電極電極反應

負極嵌鋰石墨(Lio:??+Cv

-

正極鉆酸鋰(LiCoo2)：LiIrCoO2+xLr+xe==LiCoO2

總反應

Li,vCv+Li1,rCoO2=LiCoO2+Cy

反應過程：放電時，Li+從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鉆酸鋰晶體中，充電時，L「從

鉆酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時，鋰離子往返于

電池的正極、負極之間完成化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化。

3.放電、充電反應及充電連接

連接

/負極：氧化反應還原反應：陰極、

放電充電一電源

、正極：還原反應氧化反應：陽極/（+）

連接

4.二次電池電極反應的書寫

(1)明確兩極的反應物。

(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物。

(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。

(4)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應式。

注意：①H+在堿性環(huán)境中不存在；②02-在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結合H+,

生成H2O,在中性或堿性環(huán)境結合H2O,生成OH一；③若已知總反應式時，可先寫出較易

書寫的一極的電極反應式，然后在電子守恒的基礎上，總反應式減去較易寫出的一極的電

極反應式，即得到較難寫出的另一極的電極反應式。

【典例6】鋅一空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KoH溶液，反

應為2Zn+Ch+4OH-+2H2θ=2Zn(OH)7。下列說法正確的是()

A.充電時，電解質(zhì)溶液中K*向陽極移動

B.充電時，電解質(zhì)溶液中C(C)H)逐漸減小

C.放電時，負極反應為Zn+40H-2e=Zn(OH)f

D.放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標準狀況)

答案：C

解析：A項，充電時裝置為電解池，溶液中的陽離子向陰極移動，故A項錯誤。B項，充

電時的總反應為放電時的逆反應：2Zn(OH)T=2Zn+O2+40H^+2H2O,C(OH)逐漸增

大，故B項錯誤。C項，放電時負極失電子發(fā)生氧化反應，由放電時的總反應可知，負極

反應式為Zn+4OH--2e-=Zn(OH)f,故C項正確。D項，由放電時的總反應可知，

電路中通過2mol電子時，消耗0.5mol02,其體積為11.2L(標準狀況)，故D項錯誤。

【特別提示】

(1)可充電電池有充電和放電兩個過程，這兩個反應是在不同條件下進行的，所以并不

屬于可逆反應。

(2)二次電池充電時，電池的正極接外接電源的正極，負極接外接電源的負極。

(3)太陽能電池不屬于原電池。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應把光能轉(zhuǎn)化

成電能的裝置。

考點06燃料電池

1.燃料電池

燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學電源。電極本身

不包含活性物質(zhì)，只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。

2.氫氧燃料電池

(1)基本構造

(2)工作原理

酸性電解質(zhì)(H2SO4)堿性電解質(zhì)(KOH)

l-

負極反應2H2-4e^=4H2H2-4e+4OH^=4H2O

+-

正極反應O2÷4e÷4H^=2HιOO2+4e+2H2O=4OH

總反應2H2+O2=2H2O

3.能量轉(zhuǎn)換

所有的燃燒均為放熱反應，若能量以電的形式向外釋放，則形成燃料電池，所以燃料電

池的總方程式類似燃燒的總方程式，條件不同。

理論上來說，所有的燃燒反應均可設計成燃料電池，所以燃料電池的燃料除氫氣外，還

有燒、胱、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體，且能量轉(zhuǎn)化率超高。

4.燃料電池電極反應式的書寫方法

負極為燃料失電子發(fā)生氧化反應。

正極為02得電子發(fā)生還原反應。

如CH4堿性(KOH溶液)燃料電池負極反應式的書寫方法：

第一步確定生成物

CHW

CE-1CO2?OΓ+H2O

第二步確定電子轉(zhuǎn)移和變價元素原子守恒

-4_÷4

CH4-8e"—>COΓ+H2Oi

第三步依據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)，用OBT使電荷守恒

CH4-8e+IOOH^―>COΓ+H2O;

第四步依據(jù)氫原子守恒配平H2O的化學計量數(shù)

CH4-Se"+IOOH=COf+7H2Oo

【典例7】一種甲醇燃料電池是采用粕或碳化鴇作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加

入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。回答下列問題：

(1)這種電池放電時發(fā)生的化學方程式：____________________________________

⑵此電池的正極反應式：,負極反應式：

(3)電解液中H'向極移動，向外電路釋放電子的電極是o

(4)使用該燃料電池的另一個好處是o

答案：(1)2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

++

(2)3O2+12H+12e^=6H2O2CH3OH+2H2O-12e^=2CO2+12H

⑶正負極(4)對環(huán)境無污染

解析：⑴燃料電池的電池反應為燃料的氧化反應，在酸性條件下生成的CCh不與HzSCU反

應，故電池反應為2CH.QH+3O2=2CO2+4H2O.

⑵電池的正極為O2得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會生成H?0,用電池總反應式減去正極

反應式即可得出負極反應式。

(3)H'移向正極，在正極生成水。

(4)產(chǎn)物是CO2和H2O,不會對環(huán)境造成污染。

【特別提示】

(D燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起導電作用。燃料和氧化劑連續(xù)

的由外部供給。

(2)燃料在燃料電池內(nèi)的化學反應并不是通常所說的燃燒，不是化學能轉(zhuǎn)換成熱能再轉(zhuǎn)

換成電能，而是由化學能直接轉(zhuǎn)化為電能。

(3)書寫燃料電池的化學方程式或電極反應式時，要注意電解質(zhì)溶液或傳導介質(zhì)的影響，

如堿性條件下CCh以COr形式存在。

考點07電解原理

1.電解和電解池

(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過

程。

(2)電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置(也稱電解槽)。

(3)電解池的構成條件

①直流電源；②兩個電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。

2.電解池的工作原理

接通外界電源后，電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極，然后電解質(zhì)溶液中的

陰、陽離子發(fā)生定向移動形成內(nèi)電路，電子再從電解池的陽極流出，并沿導線流回電源的

正極，如圖所示。

沿

-

eC威

領化反應叵還原反應

陰.

B-∕w'陽Aff*+w'

離

離=A

子

子

移

移

向c

?向

一電解質(zhì)溶液

3.電解池的陰、陽極的判斷方法

產(chǎn)螞壁電極材料失電子溶解[g；M〃+或

極-惰性電極溶液中陰離子按放電T產(chǎn)?非金屬

一順序失電子曲I

酸根

s'-3中-q-o"日子,廣還原性（減弱）

放電能力（減弱）

只考慮此5種離子即可

I直接按陽離子放電順序得電子鼻鬻

氧化性

酸學供水髀（減弱）

Aq+Hg2+fe3+Cu2+d+暇St>2+fe2+勺+2,+4]3+鹿飛+32+5+

`水淋液J濃度很大忘融態(tài)下金電能力

中考慮時考慮才放電（減弱）

【典例8】下列關于如圖電解池工作時的相關敘述正確的是（）

電

于

A.Fe電極作陽極，發(fā)生氧化反應

B.C「向石墨極作定向移動

C.石墨電極反應：Fe3~+3e-=Fe

2+

D.電解池發(fā)生總反應：2CT+2Fe3+軍鰭Cl2↑+2Fe

答案：A

解析：A項，電子流出的一極是電源的負極，故Fe連接電源的正極，為陽極，發(fā)生氧化反

應，正確；B項，電解質(zhì)溶液中，陰離子向陽極移動，C「向Fe極作定向移動，錯誤；C

項，石墨電極是電解池的陰極，發(fā)生還原反應，電極反應為Fe3++e=Fe2+,錯誤；D

項，F(xiàn)e為陽極，是活性電極，F(xiàn)e被氧化生成Fe?+,石墨是陰極，F(xiàn)e?+發(fā)生還原反應生成Fe?

+,故電解池發(fā)生的總反應：Fe+2Fe3'里鰭3Fe2+,錯誤。

【特別提示】

(1)陰極只作導體，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放

電。

(2)電解水溶液時，IC?AP+不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到

K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。

(3)電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是靠離子移動導電。因此，電子和離

子的移動遵循“電子不下水，離子不上線

(4)書寫電解池的電極反應式時，可以用實際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應

時，HzO要寫成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應式為2H2θ+2e-=H2f+

20H?總反應式為2Q-+2H2θ=??2OH'+H2↑+C12↑O

考點08電解規(guī)律

1.電解池電極反應式的書寫

(1)常見微粒的放電順序

陰極：Ag->Fe3+>Cu2+>H+(≡)>Fe2+>Zn2+>H+(zK)>.......

陽極：活性電極>S2->「>Br->C「>OH->含氧酸根

特別提醒①活性電極一般指Pt、AU以外的金屬電極。

②電解的離子方程式中，若參與電極反應的H+或OFT是由水電離出來的，用HzO作為

反應物。

(2)電極反應式的書寫方法

以惰性電極碳棒電解CuSO4溶液為例

①辨電極：陰極與電源負極相連，陽極與電源正極相連。

②找離子：電解質(zhì)溶液中：Cu2+>H?So/、OH,

③排順序：依據(jù)常見微粒放電順序，陰極：Cu2+>H'(水)，陽極：OHX水)>SO廠。

④電極式：陰極:Cu2'+2e==Cu,陽極：2H2O—4e-^=θ2↑÷4H+()

⑤總反應：依據(jù)得失電子守恒，調(diào)整各電極計量數(shù)，然后相加，標上反應條件

2++

2Cu+2H2O=?^=2CU+O2↑+4HΛ2CUSO4+2H2O=?^=2CU+O2↑+2H2SO4。

2.電解規(guī)律及電解后溶液的復原

⑴電解出0型

電解質(zhì)

H2SO4NaOHNa2s04

2HO-4e=0↑40H—4e=θ2↑2H2O—4e-=θ2↑

陽極反應式22

++

+4H+2H2O+4H

+

陰極反應式4H+4e^=2H2↑2H2O+4e^=2H2↑+4OH^

PH變化減小增大不變

復原加入物質(zhì)

加入H2O

⑵電解電解質(zhì)型

電解質(zhì)

HClCuCl2

陽極反應式2CΓ-2e^=Ch↑

+2

陰極反應式2H+2e^=H2↑Cu÷2e^^=Cu

PH變化增大

復原加入物質(zhì)加入HCl加入CUCl2

(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生E解型

電解質(zhì)NaClCUSe)4

+

陽極反應式2CΓ-2e^=Ch↑2H2O-4e^=θ2↑+4H

2+

陰極反應式2H2O+2e=H2↑+2OIΓ^2Cu÷4e=2Cu

PH變化增大減小

復原加入物質(zhì)ioΛHCl加入CUo或CUCO3

3.電解池中的守恒規(guī)律

同一電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的，利用電子守恒使各電極得失電子均相等，在各極反

應式中建立聯(lián)系。

【典例9］為了加深對電解規(guī)律的理解，某同學做了以下探究，要求從H?Cu2?Na卡、

So彳、Cl5種離子中兩兩組成電解質(zhì)，按下列要求進行電解：

(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，則采用的電解質(zhì)是o

若要恢復到電解前的狀態(tài)，應加入的物質(zhì)是O

(2)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少，則采用的電解質(zhì)是。

若要恢復到電解前的狀態(tài)，應加入的物質(zhì)是。

(3)以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，電解過程中電解質(zhì)和水量都減少，則電解質(zhì)是。

若要恢復到電解前的狀態(tài)，應加入的物質(zhì)是。

答案：(I)HCkCuCl2HC1、CuCI2

(2)Na2SO4H2SO4H2O

(3)CUSo4、NaCICUO或CUCC)3、HCl

解析(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，則陽離子只能為H+、

Cu2+,陰離子只能是Cf^,其電解質(zhì)是HC1、CuCho

(2)實質(zhì)上是電解水，H?OH-分別在兩極上放電，其電解質(zhì)是Na2S0?l?H2SO4O

⑶若電解質(zhì)是CUSe)4,2CuSO4+2H2θ=?=2H2SO4+2Cu+θ2↑,若恢復到原狀態(tài)，可加入

CuO,也可加入CUeo3。若電解質(zhì)是NaC1,2NaCl+2H2O=?=2NaOH+H2↑+Cl2↑,要恢復

到原狀態(tài)可通入HClo

【特別提示】

電解后溶液的復原，從溶液中放出的氣體和生成的沉淀，按照原子個數(shù)比組成具體物質(zhì)

再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原則。

考點09氯堿工業(yè)

燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。

1.電解飽和食鹽水的原理

石墨石墨

(b極廠:

(a極)

NaCI溶液

通電前:溶液中的離子是Na+、CF,H+、OH-o

通電后：①移向陽極的離子是C「、OH,C「比OH一容易失去電子，被氧化成氯氣。

陽極：2C「一2e-=CbT(氧化反應)。

②移向陰極的離子是Na+、H+,H'比Na+容易得到電子，被還原成氯氣.其中H卡是由

水電離產(chǎn)生的。

陰極：2FhO+2e-=H2↑+2OFT(還原反應)。

③總反應：

化學方程式為2NaCl+2氏0型鯉H2↑+C"+2NaOH；

離子方程式為2C1+2H2O=?=H2↑+Cl2↑+2OH。

2.氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程

工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應在離子交換膜電解槽中進行。

(1)陽離子交換膜電解槽

H2

???J??Γl∣l'l?f^'∣l?0(含少最NaOH)

NaCI溶液交換膜

(2)陽離子交換膜的作用：

只允許Na+等陽離子通過，不允許CI一、OH-等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極

產(chǎn)生的氯氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應而影

響氫氧化鈉的產(chǎn)量。

3.氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應用

(1)氯堿工業(yè)產(chǎn)品主要有NaOH、Cl2、H2、鹽酸、含氯漂白劑等。

(2)電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)產(chǎn)品在有機合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、

農(nóng)藥、金屬冶煉等領域中廣泛應用。

【典例10】工業(yè)電解飽和食鹽水制燒堿時需阻止OH-移向陽極，目前采用陽離子交換膜將

兩極溶液分開(如圖)(F處加少量NaOH以增加溶液導電性)。

(1)C、D分別是直流電源的兩電極，C是電源極，D是電源極。

(2)電解一段時間后，由A口導出，由B口導出。陰極附近堿性增強的原

因是(用電極反應式表示)0

(3)若不采用陽離子交換膜，OH-向陽極移動，發(fā)生的反應可用離子方程式表示為

答案：⑴負正

(2)C∣2H22H2θ+2e^=H2↑+2OH^

(3)CI2+2OH=Cl+CJO+H2O

解析：⑴陽離子向陰極方向移動，由Na-移動方向知右側電極為陰極，C、D分別是直流電

源的兩電極，故C是電源負極，D是電源正極。

(2)電解一段時間后，左側電極產(chǎn)生CL，右側電極產(chǎn)生H?和NaOH,因此由電解池圖可知

CL從A口導出，氏從B口導出，由于陰極附近發(fā)生的是電解水的反應，產(chǎn)生的H+不斷形

成氫氣析出，導致溶液中OH濃度增大，堿性增強，用電極反應式表示為2H2θ+2e=H2↑

+2OHo

(3)若不采用陽離子交換膜，OFT向陽極移動，與Ch發(fā)生反應，離子方程式表示為Cb+20H

---

=C1+C1O+H2OO

【特別提示】隔膜的作用

(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)生成的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生副反應。

(2)能選擇性通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。

考點10電鍍電冶金

1.電鍍

(1)電鍍的概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝

(2)電鍍的主要目：使金屬增強抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀

(3)電鍍池的構成

鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源

陽極

的正極相連作陽極H∣l--∣

陽極：鍍層金屬彳I

待鍍金屬制品與直流電源的負極相L/陰極：待鍍的金屬制品

陰極

連作陰極電鍍液：含有鍍層金屬離子的溶液

電鍍液含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液

電鍍時，電解質(zhì)溶液的濃度保持不變；陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相

特點

等；陽極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等

2.電解精煉銅

通常把純銅作陰極，把粗通板(含Zn、Fe、

_L1---W→δ^η付

Ni、Ag,AU等)作陽極，用CUSO4溶液作電解~~量_-------.粗I銅.

÷?----------@t二二二

質(zhì)溶液，當通以直流電時，作為陽極的粗銅何

原理

逐漸溶解，在陰極上析出純銅，這樣可得符?∣∣?

合電氣工業(yè)要求的純度達99.95%?99.98%的.

k-~----------------Ct--J

銅

Zn_2e=Zn2+Fe-2e=Fe2'

電極反陽極(粗銅)

Ni-2e-=Ni2+Cu-2ez==Cu2

應

陰極(純銅)Cu2+÷2e^^=Cu

銅的電解精煉時，電解質(zhì)溶液中的Ci/+濃度中有所減小：陽極減少的質(zhì)量

特點

和陰極增加的質(zhì)量不相等；陽極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等

3.電冶金

(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程。

如M,,l'+∕7e-=^Mo

⑵電冶金：電解是最強有力的氧化還原手段，適用于一些活潑金屬單質(zhì)的制取，如冶煉

鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬。

(3)實例——電解熔融的NaCI冶煉Na

陽極：2C「一2e"^=C12↑;

陰極：2Nat÷2e=Na;

總反應：2NaCl(熔融)空呈2Na+CLT°

電解熔融氯化鈉裝置示意圖

【典例11］如圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個電解池。

王三六為三本/AgNQ;溶液

甲乙

(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，則A極為極，電極材料是,

電極反應式為,電解質(zhì)溶液可以是?

⑵乙池中鐵極的電極反應為。

(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極，則乙池為裝置，電解一段時間后，電

解質(zhì)溶液的濃度。

答案：⑴陰純銅Cu2++2e=CuCUSO4溶液(答案合理即可)

(2)Ag'+e=Ag⑶電鍍不變

解析：(I)由題圖可知，甲池中A極為陰極，B極為陽極，在電解精煉銅時，粗銅作陽極，

純銅作陰極，故A為純銅，電極反應式為Cu2++2e=Cuo電解質(zhì)溶液應為含有CM-的鹽

溶液，如CUSo4溶液等。(2)由題圖可知，乙池中鐵極作陰極，石墨作陽極，故鐵極的電極

反應式為Ag++e==Ag0(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極，則乙池為電鍍池，電鍍過

程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。

【特別提示】

(1)電解精煉過程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等：陰極增加的質(zhì)量和

陽極減少的質(zhì)量不相等。

(2)電鍍過程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽

極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。

考點11電解的相關計算

1.三個計算原則

(1)陽極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。

(2)串聯(lián)電池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。

(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。

2.六種常見計算類型

(1)兩極產(chǎn)物的定量計算。

(2)溶液PH的計算｛pH=-IgC(H+)｝。

(3)相對原子質(zhì)量的計算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測定。

(4)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的量。

(5)計算析出的氣體體積或物質(zhì)的量。

(6)電極質(zhì)量的變化。

3.三種常見計算方法

(1)根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等

類型的計算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等

(2)根據(jù)總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列比

例式計算

(3)根據(jù)關系式計算：根據(jù)得失電子守恒的關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立

計算所需的關系式

以通過4molb為橋梁可構建如下關系式：

4

4e^~2C12(Br2,12)~O2~2H2?2Cu?4Ag~±M

'--，-----------''---------------.---------------,

陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物

(式中M為金屬，”為其離子的化合價數(shù)值)

【典例12】將1匕含有0.411101€：11(>103)2和0.401011?(：1的水溶液，用惰性電極電解一段時

間后，在一電極上析出I9.2gCui此時，在另一電極上放出氣體的體積在標準狀況下

為(不考慮產(chǎn)生的氣體在水中的溶解)()

A.3.36LB.5.6LC.6.72LD.13.44L

答案：B

解析：陰極析出銅0.3mol,由Cu2++2e-=Cu知Cu2+得到0.6mol電子，根據(jù)2。一一2屋

一Cl2丁，求出當溶液中C廠全部參與電極反應時，放出CbOZmoI,失去電子0.4mol。因

此在陽極還有OH一放電，根據(jù)40H-4e-==2H2θ+C>2T和電子守恒，在陽極有0.05mol

Ch放出，即陽極共放出0.25mol、標準狀況下為5.6L的氣體。

【特別提示】電解相關計算的兩個要點

(1)熟練掌握電極反應式的書寫，判斷各電極生成的產(chǎn)物。

(2)每個電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都是相等的。

考點12金屬的腐蝕

1.金屬的腐蝕

(I)概念：金屬或合金與周圍的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。其實質(zhì)

是金屬原子失去電子變?yōu)殛栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。

(2)根據(jù)與金屬接觸的氣體或液體不同，金屬腐蝕可分為兩類：

①化學腐蝕：金屬與